高中物理光学计算经典习题
物理高中光学试题答案及解析
物理高中光学试题答案及解析一、选择题1. 光的折射现象是指光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
以下哪个选项正确描述了光的折射定律？A. 折射角总是大于入射角B. 折射角总是小于入射角C. 入射光线、折射光线和法线在同一平面内D. 折射角与入射角成正比答案：C解析：光的折射定律包括三个主要方面：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；折射光线与入射光线分居法线两侧；入射角与折射角的正弦之比是一个常数，与介质的性质有关。
选项C正确描述了第一个方面。
2. 以下哪个现象不是光的干涉现象？A. 薄膜干涉B. 双缝干涉C. 单缝衍射D. 光的衍射答案：D解析：光的干涉现象是指两个或多个相干光波在空间相遇时，光强分布出现增强或减弱的现象。
薄膜干涉、双缝干涉和单缝衍射都是光的干涉现象。
而光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，波前发生弯曲和扩展的现象，与干涉现象不同。
二、填空题1. 光的偏振现象是指光波的振动方向在传播过程中被限制在某一特定方向的现象。
偏振光可以通过_________来实现。
答案：偏振器2. 光的全反射现象发生在光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时。
临界角的大小由_________决定。
答案：两种介质的折射率三、简答题1. 请简述光的色散现象及其产生的原因。
答案：光的色散现象是指不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射角不同，从而使光波分离的现象。
产生色散的原因是由于介质对不同波长的光具有不同的折射率，即色散率。
这种现象在彩虹的形成和棱镜分光中尤为明显。
四、计算题1. 已知某介质的折射率为 1.5，光从真空进入该介质，求光的临界角。
答案：根据公式\[ \sin(C) = \frac{1}{n} \]，其中C为临界角，n为折射率。
代入数值得\[ \sin(C) = \frac{1}{1.5} = 0.6667 \]，所以临界角C可以通过取正弦的反函数求得，即\[ C =\arcsin(0.6667) \]。
专题21 光学、热学计算题(教师版含解析)—(2019-2023年)高考物理真题分专题训练
专题21光学、热学计算题一、解答题1．(2023·全国·统考高考真题)如图，一折射率为2的棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC ∆，AB AC l ==，BC 边所在底面上镀有一层反射膜。
一细光束沿垂直于BC 方向经AB 边上的M 点射入棱镜，若这束光被BC 边反射后恰好射向顶点A ，求M 点到A 点的距离。
【答案】333l -【详解】由题意可知做出光路图如图所示光线垂直于BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为2，根据sin sin i n r=有1sin 2r =则折射角为30°；60BMO ∠= ，因为45B ∠= ，所以光在BC 面的入射角为()90180604515θ=---=根据反射定律可知230MOA θ∠==根据几何关系可知30BAO ∠= ，即MAO ∆为等腰三角形，则33MO AO =【答案】(1)2sin 1n θ=-；(2)【详解】(1)由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从下端与竖直方向的偏角为α，此时可得则玻璃丝下端面到被测物体距离当距离最近时有当距离最远时有根据(1)可知联立可得p=【答案】A74.36cmHg【详解】设B管在上方时上部分气压为倒置后A管气体压强变小，即空气柱长度增加则可知B管水银柱增加倒置前后温度不变，根据玻意耳定律对对B管有其中【答案】(1)【详解】(1)温度变化过程中体积不变，故由查理定律有解得(2)保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有解得6．(2023·塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。
圆筒与温度态A，其体积温度，气体达到状态从状态B到状态(1)气体从状态A【答案】(1)00101p V p V V =+；(2)0001[1()]nV F p S V V ∆=-+【详解】(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p 0，体积01V V V =+根据玻意耳定律001p V p V=解得00101p V p V V =+(2)同理第二次抽气102p V p V=解得210020101p VV p p V V V V ⎛⎫== ⎪++⎝⎭以此类推……则当n 次抽气后助力气室内的气体压强0001nn V p p V V ⎛⎫= ⎪+⎝⎭则刹车助力系统为驾驶员省力大小为0001()[1n V F p p S V V ⎛∆=-=- +⎝【答案】(1)01817p ；(2)0217p S k H=【详解】(1)对左右气缸内所封的气体，初态压强体积末态压强p 2，体积根据玻意耳定律可得解得(2)对右边活塞受力分析可知解得【答案】(1)330K ；(2)51.110Pa ⨯【详解】(1)根据题意可知，气体由状态解得(2)从状态A 到状态B 的过程中，活塞缓慢上升，则解得【答案】(1)2211nh hn-=⋅-红红蓝蓝；【详解】(1)为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射，关键是光线能够从折射出去，以红光为例，当折射角最大达到临界角C时，光线垂直水面折射出去，光路图如图所示假设半球半径为R，根据全反射定律和几何关系可知Dθ【答案】(1)tanθ；(2)tan【详解】(1)设折射角为γ，根据几何关系可得根据折射定律可得联立可得(2)如图所示根据几何关系可得12．(2022·湖北·统考高考真题)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为已知水的折射率43n=，求:(1)tanθ的值；(2)B位置到水面的距离H。
解析版-2020年高考物理二轮专项训练光学综合计算题
绝密★启用前2020年高考物理二轮专项训练光学综合计算题1.一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度．【答案】(1)(2)2.25×108m/s【解析】题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线．由此可作出符合题意的光路图．在作图或分析计算时还可以由光路可逆原理，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点．根据题中的条件作出光路图如图所示．(1)由图可知：sinθ2＝，sinθ1＝.折射率：n＝＝＝＝.(2)传播速度：v＝＝m/s＝2.25×108m/s.2.一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm。
人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点。
求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度。
【答案】(1)(2)2.25×108m/s【解析】题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线。
由此可作出符合题意的光路图。
在作图或分析计算时还可以由光路可逆原理，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点。
根据题中的条件作出光路图如图所示。
(1)由图可知：sinθ2＝，sinθ1＝。
折射率：n＝＝＝＝。
(2)传播速度：v＝＝m/s＝2.25×108m/s。
3.如图所示为一透明玻璃半球，在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。
两束关于中心轴OO＇对称的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出。
当光屏距半球上表面h1=40cm时，从球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO＇轴的交点，当光屏距上表面h2=70cm时，在光屏上形成半径r=40cm的圆形光斑。
求该半球形玻璃的折射率。
高中物理光学六类经典题型
光学六类经典题型光学包括几何光学和光的本性两部分。
几何光学历来是高考的重点，但近几年考试要求有所调整，对该部分的考查，以定性和半定量为主，更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查。
有两点应引起重视：一是对实际生活中常见的光反射和折射现象的认识，二是作光路图问题。
光的本性是高考的必考内容，一般难度不大，以识记、理解为主，常见的题型是选择题。
“考课本”、“不回避陈题”是本部分高考试题的特点。
根据多年对高考命题规律的研究，笔者总结了6类经典题型，以供读者参考。
1 光的直线传播例1(2004年广西卷) 如图l所示，一路灯距地面的高度为h，身高为l 的人以速度v匀速行走．(1)试证明人头顶的影子做匀速运动；(2)求人影长度随时间的变化率。
解析(1)设t＝0时刻，人位于路灯的正下方O处，在时刻t，人走到S 处，根据题意有OS＝vt ①过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置，如图l所示，OM 为头顶影子到0点的距离．由几何关系，有解式①、②得。
因OM 与时间t成正比，故人头顶的影子做匀速运动。
(2)由图l可知，在时刻t，人影的长度为SM，由几何关系，有SM=OM－OS ③由式①～③得因此影长SM与时间t成正比，影长随时间的变化率。
点评有关物影运动问题的分析方法：(1)根据光的直线传播规律和题设条件分别画出物和影在零时刻和任一时刻的情景图—光路图；(2)从运动物体(光源或障碍物)的运动状态入手，根据运动规律，写出物体的运动方程，即位移的表达式；(3)根据几何关系(如相似三角形)求出影子的位移表达式；(4)通过分析影子的位移表达式，确定影子的运动性质，求出影子运动的速度等物理量。
2 光的反射与平面镜成像作图例2 如图2所示，MN为厚度不计的平面镜，放在水平地面上，距离平面镜M端4m处有一根标杆OP，标杆的零刻度O恰在地面，距平面镜N端2m处直立着一个人SD，人眼离地面的高度SD=1.8 m，平面镜的长度MN= lm，标杆足够长。
高中物理光学知识总结与习题
光的折射、全反射和色散1．光的折射(1) 折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生的现象．(2) 折射定律：①内容：折射光线与入射光线、法线处在，折射光线与入射光线分别位于的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成．②表达式：s insin12＝n12，式中n12 是比例常数．③在光的折射现象中，光路是．(3) 折射率：①定义：光从真空射入某介质时，的正弦与的正弦的比值．②定义式：n＝s insin12(折射率由介质本身和光的频率决定)．③计算式：n＝cv(c 为光在真空中的传播速度，v 是光在介质中的传播速度，由此可知，n>1)．2．全反射(1) 发生条件：①光从介质射入介质；②入射角临界角．(2) 现象：折射光完全消失，只剩下光．(3) 临界角：折射角等于90°时的入射角，用 C 表示，sin C＝1n.(4) 应用：①全反射棱镜；②光导纤维，如图所示．3．光的色散(1) 光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为光的现象．(2) 色散规律：由于n 红＜n紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，即紫光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时，光的偏折最大，光的偏最小．(3) 光的色散现象说明：①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率；③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速．1．光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的密度无关．2．由n＝cv知，当光从真空射向其他透明介质时，频率不变，波速和波长都发生改变．光的波动性1．光的干涉(1) 产生干涉的条件：两列光的相同，恒定．(2) 杨氏双缝干涉①原理如图所示．②产生明、暗条纹的条件a．单色光：若路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2⋯)，光屏上出现；若路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2⋯)，光屏上出现．2b．白光：光屏上出现彩色条纹．③相邻明(暗)条纹间距：Δx＝ld.(3)薄膜干涉①概念：由薄膜的前后表面反射的两列光相互叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行条纹．②应用：检查工件表面的平整度，还可以做增透膜．2．光的衍射(1)光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到区域的现象．(2)发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象．(3)各种衍射图样①单缝衍射：中央为，两侧有明暗相间的条纹，但间距和不同．用白光做衍射实验时，中央条纹仍为，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．②圆孔衍射：明暗相间的不等距．③泊松亮斑(圆盘衍射)：光照射到一个半径很小的圆盘后，在圆盘的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．(4)衍射与干涉的比较3．光的偏振现象(1)偏振光：在于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光包含沿一切方向振动的光，而且在各个方向上的光波强度都相等．(3)光的偏振现象说明光是波．(4)获得偏振光的方法有两种：让自然光经过或使反射光与折射光垂直．(5)偏振光的应用：水下照像、立体电影等．(6)平时我们所看到的光，除了直接从光源发出的光以外都是偏振光．对折射率的理解1.折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比定义的．由于光路可逆，入射角、折射角随光路可逆而“换位”，因此，在应用时折射率可记忆为n＝s in真空角sin介质角(真空角为真空中的光线与法线的夹角，介质角为介质中的光线与法线的夹角)2．折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝c n3．折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的光折射率小．4．同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变．1．对于某单色光，玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时（）A．其速度比在水中大，其波长比在水中长B．其速度比在水中大，其波长比在水中短C．其速度比在水中小，其波长比在水中短D．其速度比在水中小，其波长比在水中长[答案] C[解析] 由光在介质中的波速与折射率的关系式v＝cn可知，n 玻＞n 水，所以v 玻＜ v水，光的频率与介质无关，只由光源决定，即光在玻璃及水中传播时ν不变，据v＝λ，ν知λ玻＜λ水．C 项正确．对全反射的理解1.在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．2．(2009 浙·江高考)如图11－3－4 所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向 E 点，并偏折到 F 点．已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝30°，E、F 分别为边AB、BC 的中点，则( ) A．该棱镜的折射率为 3B．光在 F 点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束平行[答案] AC3[ 解析] 由几何关系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.由折射定律n= sinsin12=212= 3 ，A 正确；在BC 界面上，入射角为30°，根据计算所得折射率，由折射定律易知，出射角度为60°，不会发生全反射，B 错误；光从空气进入棱镜，频率 f 不变，波速v 减小，所以λ＝vf减小，C 正确；由上述计算结果，作出光路图，可知 D 错误．1．无论是应用折射定律，还是应用全反射分析问题，都应准确作出光路图，个别问题还要注意找出符合边界条件或恰好发生全反射的对应光线．2．光学题目经常涉及到日常生活或高科技中的光学元件，如光纤通信、照像机镜头等．【题型1】折射定律及折射率的应用【例1】(2008·宁夏高考)一半径为R 的1/4 球体放置在水平桌面上，球体由折射率为 3 的透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示．已知入射光线与桌面的距离为求出射角θ.[答案] 60°[解析] 如图所示，设入射光线与1/4 球体的交点为C，连接OC，OC 即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过 C 点作球体水平表面的垂线，垂足为 B.依题意，∠COB＝α.3又由△OBC 知sinα＝①2设光线在 C 点的折射角为β，由折射定律得sinsin= 3②由①②两式得β＝30°③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°.由折射定律得s insin =13④因此sinθ＝32解得θ＝60°应用折射定律进行相关计算时，关键是做好光路图，确定入射角和折射角.【题型2】全反射现象、临界角及应用【例2】(2009·宁夏高考)如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a，棱镜材料的折射率为n＝ 2 在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)．[解析] 设入射角为i，折射角为r，由折射定律得sinsinir①由已知条件及①式得r＝30°②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示．设出射点为F，由几何关系可得∠AFM＝90°AF＝38a ③即出射点在AB 边上离 A 点38a 的位置．如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示．设折射光线与AB 的交点1设全反射的临界角为θC，则sinθc＝⑤n由⑤和已知条件得θC＝45°⑥因此，光在 D 点发生全反射．设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB＝90°BD＝a－2AF ⑦BE＝DB sin30 °⑧1联立③⑦⑧式得BE＝a81B点即出射点在BC 边上离a 的位置．8象现．解以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜，对应两个入射方向，解答本题时易出现漏3】光的色散问题分析【题型【例3】abc 为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图11－3－7 所示．一束白光垂直入射到ac 面上，在ab 面上发生全反射，若光线入射点O 的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自b c 面反射的光线)，则：(1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab 面，则哪种色光首先射出？(2)使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，哪种色光首先射出ab 面？[思路点拨]解答本题时应注意以下四个方面：(1)明确各种色光折射率的大小关系．(2)比较白光转动时各色光折射角的大小．(3)明确各色光在ab 面上入射角变化．(4)根据临界角大小作出判断．[答案] (1)红光(2)无光射出ab 面[解析] (1)白光垂直入射ac 面后直射到ab 面，入射角为45°，发生全反射说明入射光顺时针棱镜的临界角C≤45，°这是对从红光到紫光的所有色光说的．当偏转时，在ac 面上发生色散，不同色光折射不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图所示，射到ab 面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于45°.另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大．因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在ab 面上红光的入射角将首先小于临界角而射出ab 面．(2)如果入射光逆时针偏转，则经a b 面上的红光、紫光的入射角都大于45°，都发生全反射而不可能从ab面射出．光垂直界面入射时传播方向不发生改变，但不垂直界面时光线要发生折射，红光折射率小，紫光折射率大，发生全反射时红光临界角大于紫光的临界角．本题中还要注意改变光路的两种情况要分别考虑，作出光路图找出在ab界面上的入射角与临界角的关系再判断．【课时作业】1．(2009 天·津高考)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光( ) A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光的临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大［答案］C［解析］在光的折射和干涉现象中有这样四个公式：v＝cn ，nsinsin12，sinC=1n，lx 据此结合题d目中的条件可知只有 C 正确．2．如图11－3－8 所示，一束细光线 a 射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的临界面后，反射光束只有b，折射光束只有c.下列说法正确的是（）A．若 a 是复色光，则b、c 都一定是复色光B．若a 是单色光，则b、c 都一定是单色光C．若b 是复色光，则a、c 都一定是复色光D．若 b 是单色光，则a、c 都一定是单色光［答案］BD［解析］光射到两种介质界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同频率的光入射角相同时，折射角一定不同．若 a 是复色光， b 一定是复色光，而折射光线只有c，c 一定是单色光，而且只有这种频率的光发生了折射，其余频率的光都发生了全反射．若 b 是复色光，说明a是复色光，但 c 只能是单色光．若 b 是单色光，说明a一定是单色光，因此 c 也一定是单色光．3．如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率比玻璃稍低的介质包覆．若光线自光纤左端进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传递方式的叙述，正确的是( )A．不论θ为何值，光线都不会发生全反射B．不论θ为何值，光线都会发生全反射C．θ够小时，光线才会发生全反射D．θ够大时，光线才会发生全反射［答案］C［解析］发生全反射的条件之一是入射角i 要等于或大于临界角C，即光线传播到光纤侧面时的入射角i 应满足i＝90°－θ≥C，θ≤90°－C，故选项C 正确．4．(2008 上·海高考)在杨氏双缝干涉实验中，如果()A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上呈现间距不等的条纹［答案］BD［解析］在双缝干涉实验中，用白光作为光源，将得到彩色条纹，用红光作为光源，将得到红黑相间的条纹．用不同颜色的光分别照射两缝，得不到干涉条纹．用单色光照射一条缝，得到衍射条纹．5．如图所示为半圆柱形玻璃砖的横截面，其折射率n＝ 2 ，现有垂直于平面的平行光束射来，试求在半圆面上有光线射出的范围是多大？［答案］半圆面对应的圆心角在90°范围［解析］这束平行光束垂直于平面部分射入玻璃砖，其传播方向不变，射至半圆面上时，一部分光线因发生全反射而不会射出．设其中一条光线刚好以临界角射向圆柱面而发生全反射，这条光线外侧的光线射向圆柱面时，入射角均大于临界角，都将发生全反射，如图所示．由图可知，在M 点刚好发生全反射时，∠C＝arcsin 1n＝45°即α＝45°，由此可知，有光线射出的范围在MN 间，即对应的圆心角2α＝90°.。
光学-高考物理好题难题训练45道含详解
B．红光在玻璃中的传播速度大小为 3×108m/s C．若使该束红光绕 O 点顺时针转过 60°角，则光不会从 AC 面射出来 D．若将这束红光向左水平移动一小段距离则从 AC 面上出来的折射角小于 60°
7．如图所示，一束入射光 AO 从某种介质以入射角 射入空气，以 O 点为圆心，R1 为
arcsin
R2 R1
试卷第 3页，总 23页
C．光在此介质中的传播速度 v
cR1 R2
（c
为光在真空中的传播速度）
D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角 ，则折射光的强度将逐渐增强
8．如图，等腰三角形 ABC 为真空中竖直面内的棱镜横截面，其底边 BC 水平，
B 30 ，AB L ，P 为过 C 点的竖直光屏。一束平行于 BC 边的光线射到 AB 边上
距离为（ ）
A． 6 R 3
B． 1 R 4
C． 1 R 3
D． 3 R 3
4．某宝石的剖面（关于虚线左右对称）如图所示，一束激光垂直 MN 面入射，恰好分
别在 PO 面，QO 面发生全反射后垂直 MN 面射出，由此可知 MN 该宝石对激光的折射
率为（ ）
A． 2
B． 3
C．1.5
D．2
5．为观察光的传播现象，一同学用半圆柱形玻璃砖进行实验。半圆柱形玻璃砖的横截
试卷第 7页，总 23页
全反射
17．一群处于 n 3 能级的氢原子自发跃迁，产生了光子 a、b、c，射入如图甲所示的
光电管且都能发生光电效应，实验中三种光子对应的光电流 I 与电压 U 的关系图像如图 乙所示，则（ ）
A．光子 a 对应产生的光电子的遏止电压最大B．光子 c 对应产生的光电子最大初动能 最大 C．在同一介质中，光子 c 的折射率最大 D．在同一介质中，光子 a 的全反射临界 角最大
高中物理《光学实验》练习题(附答案解析)
高中物理《光学实验》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：__________一、单选题1．在做“测定玻璃的折射率”的实验中，如果使用的玻璃砖的两个表面aa′、bb′明显不平行，则对其他做法都正确的情况下，所测得的折射率将（）A．偏大B．偏小C．不变D．无法确定2．在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏的距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹( )A．h＝1cm，d＝0.1mm，l＝1mB．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝10cmC．h＝1mm，d＝10cm，l＝1mD．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝1m3．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光源与屏之间应依次放置（）A．单缝、滤光片、双缝B．滤光片、单缝、双缝C．滤光片、双缝、单缝D．双缝、单缝、滤光片4．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针1P和2P，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针3P和4P，在插3P和4P时，应使（）A．3P只挡住1P的像B．4P只挡住2P的像C．3P同时挡住1P、2P的像5．如图所示为双缝干涉的实验装置，图中有四个光学元件的名称空缺，关于它们的名称正确的是（）A．①单缝②滤光片③双缝B．①滤光片②双缝③遮光筒C．②凸透镜③双缝④遮光筒D．①凸透镜②单缝③双缝6．利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，下列说法中不正确．．．的是（）A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B．将绿色滤光片换成红色滤光片，干涉条纹间距变大C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变D．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加7．对于以下的光学现象说法中正确的是（）A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝1S、2S间的距离d，相邻亮条纹间距离x将增大B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波8．在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（）A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移二、多选题9．某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于（）A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强10．如图所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行（AD略大于BC），下列说法中正确的是（）A．用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，因此对实验结果产生系统误差B．用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，但不会因此对实验结果产生影响C．沿着从纸外向纸里的方向看，射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转D．沿着从纸外向纸里的方向看，射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转11．在用双缝干涉测量单色光的波长实验中，做好如丙图所示调整后，在单缝与光源之间放上红色滤光片就可见到红光的双缝干涉图样。
高考物理-光学部分-(含答案)-专题练习一
高考物理-光学部分-（含答案）-专题练习一一、计算题1、一玻璃立方体中心有一点状光源。
今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。
已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
2、如图所示，一透明半圆柱体横截面半径为R，长为L，折射率为n=1.55。
一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出。
求该部分柱面的面积。
（sinπ=）3、如图所示，顶角为30°的等腰玻璃三棱镜ABC，光线由空气垂直AB面进入棱镜，由AC面进入空气中，其折射光线与入射光线之间的夹角为30°，求棱镜的折射率、光在这种玻璃中的传播速度．(已知光在真空中速度为3.0×108m/s)4、有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图所示．从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃球冠内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回．若球面半径为R，玻璃折射率为，求光源S与球冠顶点M 之间的距离SM为多大？5、两个焦距分别是和的薄透镜和，相距为，被共轴地安置在光具座上。
1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。
6、如图所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面，，，E为BC边的中点。
一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在BC边上的E点被反射，EF是该反射光线，一且EF恰与AC平行。
求：①玻璃砖的折射率；②该光束从AC边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间。
二、选择题7、图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴，P是一点光源，其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点。
该光学元件可能是[ ]A．薄凸透镜B．薄凹透镜C．凸球面镜D．凹球面镜8、如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45°的入射角射入，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b，则下列说法正确的是（）A.单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角B.逐渐增大复合光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射C.单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间少D.经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小9、在透明均匀介质内有一球状空气泡,一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,A为入射点,之后a、b光分别从C、D点射向介质,如图所示.已知A点的入射角为30°,介质对a光的折射率n a =.下列判断正确的是A.a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为30°B.在该介质中,光传播速度v a >v bC.光从该介质射向空气发生全反射时,临界角C a >C bD.a、b光分别通过同一双缝干涉装置时,屏上相邻两干涉条纹的间距x a >x b三、多项选择10、实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关11、光学是物理学中一门古老科学，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，在现代生产、生活中有着广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理光学计算经典习题4. （09 •宁夏• 35. （ 2）） 一棱镜的截面为直角三角形 ABC, / A=30\斜边AB= a 。
棱镜材料的 1. （09 •全国卷II • 21） 一玻璃砖横截面如图所示，其中 ABC 为直角三角形（AC 边末画出）,AB 折射率为n =旋。
在此截面所在的平面内，一条光线以 45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜 为直角边 ABC=45 ; ADC 为一圆弧，其圆心在 BC 边的中点。
此玻璃的折射率为 1.5。
P 为一 射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况） 贴近玻璃砖放置的、与 AB 垂直的光屏。
若一束宽度与 AB 边长度相等的平行光从 AB 边垂直射入 玻璃砖，则 （ ） A.从BC 边折射出束宽度与 BC 边长度相等的平行光 B.屏上有一亮区，其宽度小于 AB 边的长度 C.屏上有一亮区，其宽度等于 AC 边的长度 D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时， 屏上亮区先逐渐变小然后逐渐 变大 R 的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为 5. （08 •宁夏• 32） 一半径为 2. （ 09 •浙江• 18）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 ABC 的单色光从空气射向 E 点, 的透明材料 制成。
现有一束位于过球心 O 的竖直平面内的 光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入 A.该棱镜的折射率为 .36. （ 2013山东37 （ 2））如图乙所示，ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的 一束光线由 0点垂直 AD 边射入。
已知棱镜的折射率 n=J 2 , AB=BC=8cmOA=2cm / OAB=60 B.光在F 点发生全反射 C.光从空气进入棱镜，波长变小 D.从F 点岀射的光束与入射到 E 点的光束平行 并偏折到F 点，已知入射方向与边 AB 的夹角为 30o ，E 、F 分别为边 AB 、BC 的 中点，则（ ） 球体后再从竖直表面射岀, 如图所示。
已知入射光线与桌面的距离为 J3R /2。
求出射角。
3. （ 09 •海南物理・18. （ 1））如图，一透明半圆柱体折射率为 n 2，半径为R 、长为L 平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。
球该部分柱面的面积 S ① 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向 ② 第一次的出射点距 C cm 。
7, （ 2013新课标34）（2）图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为 L,折射率为n，AB代表端面。
已知光在真空中的传播速度为 c.B（i）为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；（ii）求光线从玻璃丝的 AB端面传播到另一端面所藉的最长时间。
9（ 2012 •山东理综）如图所示，一玻璃球体的半径为 R, O为球心，AB为直径。
来自B点的光线BM在 M点射出。
出射光线平行于 AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。
已知/ ABM=30，求②玻璃的折射率。
②球心O到BN的距离。
8. （ 2013全国新课标34）（ 2）如图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC / A=30°，Z B=60 一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在 AC边发生反射后从 BC边的M点射出若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。
（i ）求三棱镜的折射率；（ii ）在三棱镜的AC边是否有光线透岀？写岀分析过程。
（不考虑多次反射）10, （9分）（2012 •新课标理综）一玻璃立方体中心有一点状光源。
今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发岀的光线只经过一次折射不能透岀立方体。
已知该玻璃的折射率为\;，2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
[11, （2012 •海南物理）一玻璃三棱镜，其截面为等腰三角形，顶角e为锐角，折射率为2。
现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。
不考虑棱镜内部的反射。
若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出, 则顶角e可在什么范围内取值？ 21世纪教育网13 （2011山东理综卷）如图所示，扇形 AOB为透明束平行于角平分线 OM的单色光由OA射入介质，经①求介质的折射率。
②折射光线中恰好射到 M点的光线月柱状介质的横截面，圆心角/ AOB=60。
一OA折射的光线恰平行于 OB“能”或“不能”）发生全反射。
14,（2011海南物理）一赛艇停在平静的水面上，尾部下端 Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端12，（ 2011新课标理综卷第34题）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB镀银,示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点的入射角为30 ，角MOA=60，角 NOB=30。
求：（i）光线在M点的折射角；（ii）透明物体的折射率。
$ =0.8m处有一浮标，示意如图。
一潜水员在浮标前赛艇前端有一标记 P离水面的高度为h i=0.6m，方s2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时，看到标记刚(i )水的折射率n；(ii )赛艇的长度I。
(可用根式表示)arcsi n1，所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为1.5AB长度的竖直向下的平行光射到 AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D 正确。
2,AC解析：在E点作出法结线可知入射角为 60°，折射角为30°，折射率为.3 ；由光路的可逆性可知，在 BC边15. (2010 •重庆理综)如题20图所示，空气中有一折射率为■. 2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB —束平行光平行于横截面，以45°入射角射到 OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出的部分的弧长为上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错。
空气，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向n3.解析：半圆柱体的横截面如图所示，OO'为半径。
设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有nsin式中，为全反射临界角由几何关系得OO'B S 2RL O'OB ③代入题所给条件得S RL34,解析:设入射角为i，折射角为sininsin r由已知条件及①式得由折射定律得r 300如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。
设出射点为F，由几何关系可得AFC.5D. R12即出射点在AB边上离A点3的位置。
a8如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。
设折射光线与由几何关系可知，在D点的入射角60°设全发射的临界角为c，则sin由⑤和已知条件得45°因此，光在D点全反射。
答案与解析设此光线的出射点为 E,BD a 2AF 由几何关系得/ DEB=90°AB的交点为BE BD sin 300联立③⑦⑧式得 1 ⑨BE—a81即出射点在BC边上离B点a的位置。
85,解析：设入射光线与1/4球体的交点为C,连接0C, 0C即为入射点的法线。
因此，图中的角a为入射角。
过C点作球体水平表面的垂线，垂足为 B依题意，/ COB a。
射角为r，在M点的入射角为r '、折射角依题意也为i，有：i=60 °由折射定律有：sini=nsinr联立解得：r=r 'onsinr'=siniOO为过M点的法线，/ C为直角，OO //AC。
由几何关系有：/ MNC=r 由反射定律可知：/ PNA2 MNC 联立解得：/ PNA=r o由几何关系得：r=30 ° o 联立解得：n= 3 o又由△ OBC知sin a = ①2设光线在C点的折射角为B，由折射定律得汇3 ②sin由①②式得30 ③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角Y （见图）为30°。
由折射定律得（ii ）设在N点的入射角为r '，由几何关系得：i'=60°此三棱镜的全反射临界角满足nsin 9 C=1,联立解得：i '>9 C.此光线在N点发生全反射，三棱镜的 AC边没有光线透出。
9,【答案】①n= - 3 ②d=—3R3⑤因此sin3，解得60"2"【解析】本题考查几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由几何关系列式求解6,解析：①设发生全反射的临界角为C,由折射定律得sinC=1/n，代入数据得：C=45光路如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°,均发生全反射。
设光线在 CD边的入射角为a，折射角为B，由几何关系得，a =30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜在CD边，由折射定律得n=sin B /si n a，代入数据解得：B =45°7,答案: (i ) sini < n2 1 (ii) T ix=Ln?C.8,答案解析：（1）光路图如图所示，图中 N点为光线在AC边发生反射的入射点。
设光线在 P点的入射角为i、折①设光舞日育在丽点的入射用为：）射角为■.白厂荷羌嘉可知匚",f=ec*ML r②光集EN恰好在N点发吨全良卅.则Sti殳耳心到BN杓庫离为J,由几间关孫,c.【考点定位】此题考查光的折射定律、全反射及其相关知识。
联立上述各式得10,.【解析】如图，考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。
根据折射定律有nsin 9 =sin a ①式中,现假设n是玻璃的折射率，入射角等于9 , a是折射角。
A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。
由题意，在设线段OA在立方体上表面的投影长为甩，由几何关系有A点刚好发生全发射，故sin A R A②由图中几何关系可知，折射光线中恰好射到 M点的光线，在M点的入射角仍为30°,小于临界角arcsin ( , 3/3 ),式中a为玻璃立方体的边长。
由①②③式得R A 由题给数据得2・.n21不能发生全反射。
14,sin解析：(i )设过P点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为:S ①、s,2h2R A sins ②、S22—h22由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为面积S之比为Q的圆。
所求的镀膜面积S与玻璃立方体的表sin③sinS 6 R2⑥由⑤⑥式得S ⑦S "6^ S 4(ii〕程水员71U克隹劣勻亞宜才須夹犀購好为缰来角匚则:来11,【答案】0<9 <45°【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为a。